„schopnost lepidla a tlak citlivé pásky dodržovat plasty značně závisí na jejich povrchové energie,“ Kremer bodů. „Kompozitní materiály, jako jsou tuhé vlákna, vyztužené plasty, obecně bond no v sestavách s kovovými prvky, a tak jsou často používány jako odlehčená náhrada za kovové díly, jako jsou bojové helmy a rekreační vozidla.“
automobilový průmysl je již dlouho lídrem v sestavách se smíšenými materiály., Automobilové aplikace z plastu na kov zahrnují front-end moduly, pedálové skříně, brzdové pedály, pouzdra airbagů řidiče, sedací pánve, studny rezervních kol, kryty potrubí a nosníky napříč automobily.
“ závisí na aplikaci a podmínkách, v nichž tento materiál má plnit,“ říká Vasant Pednekar, senior inženýr na výrobce plastů Lanxess Corp. „například, nylon se obvykle používá tam, kde vyšší teplota požadavky nebo vyšší odolnost je potřeba .,“
zatímco aplikace z plastu na kov jsou populární v automobilovém průmyslu, spoje mezi těmito dvěma materiály se také používají k montáži spotřebičů, spotřebního zboží, elektroniky, zdravotnických prostředků a větrných turbín.
Elektronické výrobci připojit plastové a kovové komponenty, jako jsou vnitřní a vnější kryty používané v chytrých telefonech a dalších přenosných zařízení. „Vnitřní nosná konstrukce je často tenká nerezová ocel nebo hliník, a to je spojeno se silnějším kusem plastu,“ říká Jay McKenna, globální obchodní manažer pro mikroprocesory PennEngineering.,
lodě jsou dalším produktem se smíšenými materiálovými sestavami. Námořní výrobci používají kompozity pro trupy, motorové oddíly, stožáry, kormidla a další komponenty po celá desetiletí. Takové sestavy musí být velmi silné a často se musí držet v prostředí slané vody.
„Kovové části jsou vždy potřeba, aby se bodové zatížení pro kompozitní díly, a poskytnout mechanické upevňovací bod, středový bod nebo šířit zatížení pro kompozitní struktury,“ konstatuje Andrew Bohaté, prezident Prvek 6, poradenská společnost, která se specializuje na automobilový uhlíkových vláken-kompozitů.,
metody spojování
plastové nebo kompozitní části jsou obvykle spojeny s kovovými deskami nebo konstrukčními součástmi buď lepidly nebo spojovacími prvky.
spojování plastů s kovy často zahrnuje mechanické spojovací prvky, jako jsou nýty nebo šrouby. To však vyžaduje vrtání otvorů, což může být drahé. Kompozitní a kovové tloušťky musí být celkově zvýšil, aby se přizpůsobila koncentrace napětí v otvoru a uzávěr bodové zatížení, obětovat výhodu v hmotnosti. Některé spojovací prvky také představují riziko rzi a koroze.,
závitové vložky jsou jedním ze způsobů, jak spojit kovové části s plastovými díly pomocí závitových spojovacích prostředků. „Nejběžnější aplikací je lisování mosazných nebo ocelových vložek do plastových komponent, a to buď tepelným nebo ultrazvukovým zpracováním,“ tvrdí EWI Marcus. „Toho je dosaženo tavením polymeru do knurlu na kovové části, která působí mechanickým kloubem, jakmile je plast ochlazen.“
Další možností závitového upevňovacího prvku pro sestavy se smíšeným materiálem jsou samočinné upevňovací prvky., V reakci na zvýšené používání plastu připevněného k kovu, PennEngineering nedávno vyvinul několik nových produktů.
“ většina našich spojovacích prvků je navržena tak, aby se spojila do kovu a obvykle drží dva panely pohromadě,“ zdůrazňuje McKenna. „Zjistili jsme, že upevňovací prvek, který prochází tenkým kovovým panelem a pak se protáhne do silnějšího plastového panelu, nabízí nejlepší výsledky.
“ protahovací akce se prořízne do nevodivého plastu a drží oba listy pohromadě,“ vysvětluje McKenna., „To může být často řešení, které je v jedné rovině na horní a spodní ploše sestavy.“
adhezivní lepení překonává mnoho otázek souvisejících s použitím závitových spojovacích prostředků pro připojení sestav se smíšeným materiálem. Celá lepená kontaktní plocha se podílí na řízení zatížení. Kombinace lepidla a základního nátěru navíc izoluje jeden povrch od druhého, což snižuje problémy s galvanickou interakcí.
lepení poskytuje efektivnější řízení zatížení, takže tloušťka a hmotnost obou materiálů může být snížena. A neexistují žádné otvory pro vrtání, zarovnání nebo utěsnění.,
lepidla však nejsou okamžitá jako mechanické upevňovací prvky. V závislosti na technologii, lepidla trvat sekund, minut a občas hodin upínací a nakonec vyléčit. Výrobci musí počkat, až bude přípravek dokončen před přesunem dílů.
kontrola je také faktorem. Množství lepidla upustit, přesné umístění lepidla a upínací síla působící na sestavu musí být pečlivě kontrolována nebo dluhopisů bude ohrožena.
zatímco lepidla mohou vázat prakticky jakýkoli plast na jakýkoli kov, některé materiály fungují lépe než jiné., „Nylon a ABS jsou obvykle nejjednodušší plasty, které se připojují k kovům, „říká Henkel‘ s Small. „Pevnost pro plast není vždy ideální, když pracujete s mimořádně hladké plasty jako polypropylen nebo s tvrdý-k-bond plastů jako polyethylen. Primery však mohou výrazně zvýšit pevnost vazby na plasty.
„téměř všechny adhezivní technologie lze použít k lepení plastů na kovy,“ dodává malý.
„Kyanoakryláty, Akryly, epoxidy, uretany, elastomery a silikony spolehlivě spojují plasty s kovy.,“
nová technologie s názvem hybrid structural instant adhesive (představená letos na podzim společností Henkel) zlepší aplikace lepení plastů na kov. Kombinuje rychle vytvrzující kyanoakrylátová lepidla s tradičními strukturními technologiemi, jako je epoxid nebo methylmethakrylát.
„jedná se o dvoudílná lepidla na vytvrzování při pokojové teplotě aplikovaná pomocí dávkovače s dvojitou kazetou,“ říká malý. „Nabízejí rychlé upínací rychlosti kyanoakrylátů s trvanlivostí konstrukční technologie.,
„hybridní strukturální okamžitá lepidla mohou spojovat většinu plastových formulací, včetně plastů s tvrdou vazbou, s kovovými substráty,“ tvrdí malý. „Klíčem je, že to dělají rychleji. Upínací rychlost odlišuje hybrid od čisté konstrukční technologie. Hybridy za necelé tři minuty.“
i když je v současné době nemožné svařovat plast na kov, několik nových projektů R&D má potenciál.,
Avraham Benatar, docent materials science engineering na Ohio State University, vyvinul metodu pro spojování termoplastů s kovem pomocí vyhřívaného nástroje. Kovový substrát je texturován jemným vzorem knurl a zahříván po přednastavenou dobu stisknutím proti horkému nástroji, který je udržován při vysoké teplotě. Poté se horká deska zatáhne a chladný termoplastický plech se po předem stanovenou dobu přitlačí k horkému kovovému povrchu.
horký kov roztaví termoplastický povrch, což vede k průtoku a smáčení., Roztavený plast proudí do knurlů a vytváří mechanicky propojený spoj, když plast ochlazuje a ztuhne. Zvýšení doby ohřevu obecně zvyšuje pevnost kloubů, dokud není dosaženo Optima.
podle Benatara jsou polyetylénové spoje s vysokou hustotou (HDPE)-to-steel, které vytvořil touto technikou, o něco silnější a konzistentnější než spoje HDPE-to-hliník. Po pevnou dobu ohřevu jsou spoje z polykarbonátu a HDPE na ocel silnější než spoje z polypropylenu a akrylu na ocel.,
inženýři ve Výzkumném ústavu spojování a svařování v japonské Ósace vyvinuli nový proces nazvaný friction lap welding. Nedávno provedli test, který úspěšně spojil hliníkové a nylonové části. Lapové spoje s vysokou pevností ve smyku byly získány v široké škále svařovacích parametrů.
Leave a Reply